數字信號處理課程思政教學改革思路

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【內容摘要】“課程思政”是構建專業課程和思想政治課程同向同行的教學模式，實現思想政治教育與專業知識體系教育有機統一的有效途徑。本文介紹了數字信號處理課程進行課程思政改革的總體思路，結合課程知識點深入挖掘課程中蘊含的道德教育元素，探尋了理工類專業課以學科內容為主線，以探討唯物辯證法作為思想政治接入點的思想政治教育融入方法。

【關鍵詞】數字信號處理;課程思政;教學改革

一、引言

“課程思政”是一種把“立德樹人”作為教育根本任務的創新教育理念，通過充分挖掘各門課程自身所蘊含的思想政治教育元素，把它們融入到課程的教學過程中，發揮其承載的思想政治教育功能，實現各類課程與思想政治理論課同向同行，形成協同效應［1］。《數字信號處理》是通信工程專業一門重要的專業限選課，是學生學習后續專業課程的基礎，其理論性和實踐性都很強。該課程的授課目的是了解信號獲取和處理的基本步驟;掌握離散時間信號與系統的基本概念和分析方法;掌握時域和頻域采樣定理，Z變換的原理和應用，離散傅立葉變換及其快速算法;掌握數字濾波器的原理、設計方法及其應用。并且能夠應用這些基本概念、基本理論和基本方法分析實際工程問題。顯然，課程現在的授課目的很少涉及對學生科學思維方法、創新能力以及職業素養等方面的培養。通過引入“課程思政”，可以將數字信號處理學科中所蘊含的唯物辯證法的基本范疇實例化、形象化、具體化，以具體的問題實例探討矛盾是事物發展的根本動力，科學的發展需要經過足夠多的努力和探索。不僅教會學生怎樣解決已知問題，也教會學生為什么這樣解決問題，以及如何解決未知問題等，實現知識向思維、思維向能力的有效泛化，真正培養出有知識有能力有素養的新時代人才。

二、《數字信號處理》課程實施課程思政的總體思路

(一)提高教師的個人修為和綜合素養，增強教師思政教育的主動性。教師是課堂教學和管理的主導者，也是實施“課程思政”改革的主體。因此，“課程思政”的教學改革能否順利進行，效果如何?教師的素養和能力起到了關鍵作用。課程組通過鼓勵主講教師參加教育教學改革專題培訓、向思政教師和輔導員請教來增強自身的德育能力，在課程教學中主動研究，在課堂陣地中自覺實踐，力爭做到不忘初心，德才兼備，學高為師，身正為范［2］。(二)以“潤物無聲”的形式將正確的價值觀和理想信念有效傳導給學生。道德教育元素是課程思政的源泉和根基。傳統的優秀中華文化、地方特色文化以及校本課程資源等都蘊涵著豐富的道德教育元素，它們所倡導的道德規范和價值觀念都可以融入到專業課程中。授課前，任課教師應該深入挖掘課程中所蘊含的思想政治教育資源，精心設計教學環節，制定恰當地教學內容和教學方法，通過對教學大綱、教學內容和教學方法等環節的有效設計和實施，在傳授專業知識和專業技能的同時，積極引導學生提升思想道德修養［3］。針對數字信號處理課程，考慮到其理論性較強，在道德元素挖掘的時候應該結合具體的知識點，切忌喧賓奪主。比如在講解IIR和FIR濾波器設計時，可以通過對兩種濾波器性能的比較讓學生學會抓住事物的主要矛盾。教學過程是課程思政融入的主要路徑，授課教師在準備教學內容時，應以問題為導向，以育人目標和授課效果為目的尋找課程育德點，精心設計教學環節。同時，充分利用現代教學手段，通過圖片、動畫、視頻和思維導圖等方式，將“課程思政”用靈活多樣的教學方法加以融合呈現，提高學生的學習興趣，提升課程思政的育德效果。(三)探索新媒體教學模式，注重教學效果評價，保證思政元素融入后的教學效果。授課過程中融入思想政治元素必然會擠占部分專業知識的課時，為了保證課堂教學效果，課程組在傳統教學模式的基礎上，進行新媒體教學模式探索，利用學校的網絡教學平臺、班級微信群等新媒體手段，有效延展教學的時間和空間。比如:在授課前，將課程的教學資源(包括:教學大綱、授課計劃、課件、視頻、習題解答、隨堂測試練習題等)上傳到網絡教學平臺，學生可以結合自身情況進行課前預習、課后復習等，實現自助式學習。教學效果評價是檢驗“課程思政”教學改革效果的關鍵所在。單一從專業維度進行教學與學習評價已經不能適應新的“課程思政”教學改革，應該采用“多元化”考核方式，將評價體系向思維方法、創新能力以及職業素養等多維度延展，并且以立德樹人為著力點，全面考核學生的知識、能力和綜合素質，著手完善更加科學的教學評價體系，保證課程融入思想政治后的教學效果。

三、《數字信號處理》課程思政教學改革實踐

(一)講述信號處理的發展史，讓學生學會用科學發展觀指導學習和生活。科學發展觀是馬克思主義關于發展的世界觀和方法論的集中體現，是新時代指導一切工作的準繩。信號處理從模擬到數字的轉變，諾基亞的興衰，柯達的消亡，TI公司的轉型……打敗一個企業的往往不是它的競爭對手而是時代的車輪，通過講述這些公司的發展歷程，讓學生明白任何事物的發展必須遵循客觀規律，人生道路上機遇和挑戰并存，只有堅守科學原理，堅持正確的世界觀和方法論，才能獲取分析和解決問題的正確方法，贏取最后的勝利。(二)講述科學家的家國情懷，增強學生的民族自豪感和民族自信心。科學沒有國界，但是科學家有自己的祖國，他們胸懷國家和民族，有著濃厚的家國情懷。授課過程中，結合知識點講述在我國信號處理的發展過程中，科學家們在各個歷史時期“舍小家為大家”，力學篤行、無私奉獻報效祖國的崇高精神，激發學生的使命擔當。通信技術發展十分迅速，很多新技術和人們的日常生活息息相關，在講解相關知識點時，補充講解我國通信行業的前沿技術，有利于培養學生對于通信行業的認知，激發他們的學習動力。比如，在介紹數字信號處理的應用時，可以融入前沿的人工智能技術的介紹。通過介紹近十年來中國在電子、通信行業的貢獻(比如:量子通信、天眼等)，闡明學科的戰略地位，提升學生的學習動力，激發他們的責任心和民族自豪感。(三)引導學生從不同角度探尋問題的本質，增強學生的辯證思維能力。作為一門嚴謹的理工學科，數字信號處理的誕生、研究、發展既是對模擬信號處理、信號與系統等前身學科的繼承，又聚焦于自身學科的發展矛盾，發展了一系列具有學科特色的思路方法體系，其發展變化規律具有普遍性又有特殊性，是唯物辯證法的具體體現。比如在講解信號處理中重要的知識點頻譜分析時，由FT、DTFT到DFT再到FFT，傅立葉變換的發展史也是從模擬到數字的變遷史。FFT這一信號處理發展史上的里程碑事件是信號處理學科發展到一定階段對矛盾累積的突破。以學科內容為主線，以探討唯物辯證法作為思政接入點，引導學生從不同角度探尋問題的本質，增強學生的辯證思維能力。以學科本身蘊含的大量科學思維方法為主要目的講授數字信號處理課程，易于消除學生對專業課程中加入思想政治元素的抵觸情緒，起到“潤物細無聲”的效果。這也是理工科課程進行課程思政改革過程中一個最容易被抓住也很容易被忽略的方面。通過引入課程思政，將數字信號處理學科中所蘊含的現象和本質、內容和形式、原因和結果、可能性和現實性、偶然性和必然性等唯物辯證法的基本范疇實例化、形象化、具體化;闡述清楚對立統一規律、質量互變規律和否定之否定規律，以具體的問題實例探討矛盾是事物發展的根本動力，問題的解決需要經過足夠多的努力和探索，科學研究突破的“同時性”背后蘊含的矛盾與量質規律等;以學科發展史和關鍵問題解決突破過程為抓手，闡述清楚世界普遍聯系與永恒發展的兩個基本特征，映射到當前中美外交困局，看透美方刻意主導的“脫鉤”在哲學邏輯上的荒謬性，構建人類命運共同體的深刻內涵。從唯物辯證法的角度設計授課內容，實現課程知識向思想政治元素在思維、方法、內容、手段上的實例化映射，不僅教會學生怎樣解決已知問題，也教會學生為什么這樣解決問題，以及如何解決未知問題等，實現知識向思維、思維向能力的有效泛化，真正培養出有知識有能力有素養的新時代人才。(四)通過團隊協作，培養學生新時代的大國“工匠”精神。新時代的工匠精神主要包括愛崗敬業的職業精神、精益求精的品質、協作共進的團隊精神、追求卓越的創新精神［4］。通信工程是一門工科專業，需要注重學生團隊精神的培養，堅定他們追求精益求精的信念。在數字信號處理理論授課過程中，增加課堂討論環節，通過討論加深同學們對基本理論的理解;在實驗環節，設置一些完整的實驗課題作為課外實驗項目，比如讓學生從含噪語音信號的采樣做起，到信號頻譜分析、濾波器設計，最后實現純凈信號的提取。通過團隊協作完成完整的實驗內容，并撰寫報告進行答辯，幫助學生養成嚴謹的態度、團隊協作的精神，形成專注的習慣。

四、結語

“課程思政”改革是實現學生能力培養與價值引導的有效途徑，它為專業課教師指明了“方向”，為課堂教學增添了“活力”，為課程建設和課程改革注入了“靈魂”。本文探索了數字信號處理課程進行“課程思政”改革的方法，從提高教師個人專業素養和人格影響力著手，深入挖掘提煉數字信號處理課程中所蘊含的思想政治元素和承載的德育功能，以學科內容為主線，以探討唯物辯證法作為思政接入點，以學科本身蘊含的大量科學思維方法為主要目的講授數字信號處理課程，將育人工作落實于課堂教學的主渠道中，培養學生用辯證思維的方法，發展的觀點去分析問題、解決問題，從而實現“價值塑造、能力培養、知識傳授”三位一體化教學［5］。

作者：吳杰 葉青娣 田錦 劉靜